現(xiàn)代工業(yè)中很多應(yīng)用場合對電機(jī)系統(tǒng)提出了低速大轉(zhuǎn)矩的要求,傳統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)低速大轉(zhuǎn)矩的方法是永磁電機(jī)配合使用齒輪箱,但是齒輪箱通常會帶來噪聲振動、機(jī)械磨損等問題,導(dǎo)致系統(tǒng)體積增大、可靠性降低。同軸磁齒輪利用磁力實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩傳遞,從而避免了機(jī)械接觸帶來的問題。游標(biāo)偽直驅(qū)電機(jī)是一種利用磁齒輪效應(yīng)的磁場調(diào)制電機(jī),它將磁性齒輪耦合到電機(jī)內(nèi)部,具有轉(zhuǎn)矩密度高的優(yōu)勢,適用于要求低速大轉(zhuǎn)矩的直驅(qū)應(yīng)用場合。本文所做的研究工作和研究成果主要有以下幾個方面:1、介紹了磁場調(diào)制原理、游標(biāo)偽直驅(qū)電機(jī)的結(jié)構(gòu)、槽極配合需滿足的關(guān)系及其工作原理。說明了電機(jī)氣隙磁場情況,尋找電機(jī)最大出力點(diǎn)的方法。2、在原設(shè)計的基礎(chǔ)上,改進(jìn)了電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu),進(jìn)一步提升了電機(jī)轉(zhuǎn)矩密度。提出了一種高速轉(zhuǎn)子聚磁結(jié)構(gòu),并將聚磁結(jié)構(gòu)和其他充磁方式對比,研究對轉(zhuǎn)矩提升的影響。對比了低速轉(zhuǎn)子不同結(jié)構(gòu)對電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的影響,并檢查了永磁體的退磁情況。對電樞繞組作出了減小跨距的改進(jìn)和提升繞組利用率的改進(jìn)。電磁仿真表明,新結(jié)構(gòu)可在槽電流密度2.25A/mm²（有效值）時,可將電機(jī)有效體積的轉(zhuǎn)矩密度提升至173.9Nm/L。3、制作了一臺游標(biāo)偽直驅(qū)... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

同軸磁場調(diào)制磁齒輪圖

浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文2矩波動情況，制作樣機(jī)驗(yàn)證了磁齒輪性能，指出采用齒輪比在5:1到10:1之間的磁性齒輪與傳統(tǒng)的徑向磁場無刷電機(jī)組成的電機(jī)系統(tǒng)，轉(zhuǎn)矩密度可以達(dá)到40–60Nm/L。圖1.1同軸磁場調(diào)制磁齒輪圖Fig1.1Sectionviewofacoaxialmagneticgear.有學(xué)者進(jìn)一步將磁齒輪和常規(guī)永磁電機(jī)在電機(jī)內(nèi)部直接復(fù)合，制成磁齒輪復(fù)合電機(jī)香港大學(xué)的K.T.Chau教授在2007年于磁齒輪的基礎(chǔ)上提出了磁齒輪復(fù)合電機(jī)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)[12]，如圖1.2所示，并研究了其在風(fēng)力發(fā)電方面的應(yīng)用[13]，樣機(jī)驗(yàn)證了電機(jī)的低速大轉(zhuǎn)矩特性。圖1.2外轉(zhuǎn)子永磁無刷磁齒輪電機(jī)拓?fù)鋱D[12]IEEE2007Fig1.2Magnetic-gearedouter-rotorpermanentmagnetbrushlessmachine[12]IEEE2007.

第1章緒論3與早期的外置磁齒輪不同，磁齒輪復(fù)合電機(jī)直接將磁齒輪與傳統(tǒng)的永磁電機(jī)內(nèi)部結(jié)合。把磁齒輪的內(nèi)轉(zhuǎn)子與永磁電機(jī)外轉(zhuǎn)子連接，復(fù)合轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)作為永磁無刷電機(jī)，外側(cè)作為磁齒輪內(nèi)轉(zhuǎn)子，從內(nèi)到外共有四部分組成：（1）內(nèi)定子及電樞；（2）由永磁體-鐵心-永磁體構(gòu)成的過渡轉(zhuǎn)子，過渡轉(zhuǎn)子極對數(shù)和內(nèi)定子相同，磁場同步速旋轉(zhuǎn)；（3）調(diào)磁塊組成的調(diào)磁環(huán)，固定在電機(jī)外殼上；（4）鐵心和永磁體構(gòu)成的外轉(zhuǎn)子。繞組通電以后，產(chǎn)生同步速磁場帶動過渡轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，過渡轉(zhuǎn)子在外側(cè)產(chǎn)生的磁場經(jīng)調(diào)磁環(huán)調(diào)制以后產(chǎn)生和外轉(zhuǎn)子極對數(shù)相同的磁場從而帶動外轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。在這個過程里，永磁同步電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩在磁齒輪作用下得到放大，轉(zhuǎn)速降低。2008年，文獻(xiàn)[14]提出了一種外轉(zhuǎn)子磁齒輪復(fù)合電機(jī)，并研究了其控制策略。制造了一臺1200W原型機(jī)，并對原型機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)，揭示了復(fù)合電機(jī)非常適合于低速大轉(zhuǎn)矩的直接驅(qū)動場合，但是不適合用于對位置精度要求較高的場合。文獻(xiàn)[15]提出了一種把交流繞組安裝在磁齒輪調(diào)磁環(huán)的空氣里的磁齒輪電機(jī)拓?fù)洌鐖D1.3所示。通過將電樞繞組嵌入調(diào)制段附近的氣隙中，電樞定子也可以同時用作調(diào)制定子，功率因數(shù)0.97。(a)(b)圖1.3調(diào)磁環(huán)繞組磁齒輪電機(jī)[15]IEEE2012Fig1.3Integratedmagneticgearedmachinewithsandwichedarmaturestator[15]IEEE2012.磁齒輪復(fù)合電機(jī)具有轉(zhuǎn)矩密度高、功率因數(shù)高的優(yōu)點(diǎn)，但是結(jié)構(gòu)有兩個轉(zhuǎn)子，三層永磁體和三層氣隙，機(jī)械加工非常復(fù)雜。學(xué)者將其結(jié)構(gòu)簡化，提出了游標(biāo)電機(jī)和偽直驅(qū)電機(jī)的結(jié)構(gòu)。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]永磁游標(biāo)電機(jī)的研究現(xiàn)狀與最新進(jìn)展[J]. 林鶴云,張洋,陽輝,房淑華,黃允凱.  中國電機(jī)工程學(xué)報. 2016(18)
[2]高速永磁電機(jī)設(shè)計與分析技術(shù)綜述[J]. 董劍寧,黃允凱,金龍,林鶴云.  中國電機(jī)工程學(xué)報. 2014(27)
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[4]新型外轉(zhuǎn)子磁齒輪復(fù)合電機(jī)的設(shè)計與研究[J]. 張東,鄒國棠,江建中,包廣清,蹇琳旎,王建寬.  中國電機(jī)工程學(xué)報. 2008(30)

博士論文
[1]電動汽車用永磁輪轂電機(jī)的設(shè)計研究[D]. 高鵬.天津大學(xué) 2015



本文編號：3011492